(57)【要約】【課題】  光ファイバのコアの径が大きく、受光素子の受光面の径が小さい場合、光ファイバと受光素子との相対位置によっては、不均一な前記ニアフィールドパターンのため受光素子は十分な光量を受光できないこともある。また、光ファイバと受光素子との組み立て精度を向上させ、前記ニアフィールドパターンに合わせてアライメントをしても、光ファイバの屈曲状態の変動で前記ニアフィールドパターンが変動して受光素子は十分な光量を受光できないこともある。  そこで、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することを目的とする。【解決手段】    本発明に係る光送信装置は、予め発光素子からの光のファーフィールドパターンを均一化して光ファイバに結合することとした。【選択図】図２４
2007094213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が多角形である管型導波路と、
を備える光送信装置。
【請求項２】
発光素子と、
入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸多角形である管型導波路と、
を備える光送信装置。
【請求項３】
発光素子と、
入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である管型導波路と、
を備える光送信装置。
【請求項４】
発光素子と、
入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である管型導波路と、
を備える光送信装置。
【請求項５】
発光素子と、
入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である管型導波路と、
を備える光送信装置。
【請求項６】
一端が前記管型導波路の前記出射端に接続し、前記管型導波路からの光がコアに入射するマルチモード型の光ファイバをさらに備え、
前記管型導波路の前記出射端の面における前記光導波領域は前記光ファイバの前記一端の面におけるコアの断面に内包される大きさを有することを特徴とする請求項１から５に記載のいずれかの光送信装置。
【請求項７】
前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端へ単調減少していることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの光送信装置。
【請求項８】
光の伝搬方向に垂直な断面における前記管型導波路の前記光導波領域の面積の光の伝搬方向の距離に対する減少率は前記入射端から前記出力端に向かって小さくなることを特徴とする請求項７に記載の光送信装置。
【請求項９】
前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端に向けて単調増加していることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの光送信装置。
【請求項１０】
前記管型導波路の一の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状と前記管型導波路の他の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状であることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール間で光データ伝送を行う光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、普及してきた携帯電話は、使用時及び携帯時の利便性その他の理由から、折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話が多く用いられるようになった。折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話においては、その形態上、複数の筐体に通信機能部、増幅回路部、表示回路部等のモジュールが分散して配置されており、各筐体に配置されたモジュール間を接続する配線には、柔軟性と駆動に耐えられる強度が求められている。
【０００３】
さらに、各モジュール間の配線には、音楽再生機能、動画再生機能、写真撮影機能などの携帯電話の多機能化に伴う高速なデータ伝送性、外部機器との電磁障害対策及び長時間使用の要求に伴う低消費電力化が求められている。
【０００４】
これらの要求を満たす配線として光ファイバを使用することが試みられている（例えば、特許文献１参照。）。以下の説明において各モジュール間を光ファイバで接続して光データ伝送を行うモジュールを光通信モジュールと記載する。
【特許文献１】特開２００３−２４４２９５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各モジュール間の配線に光ファイバを使用する場合、モジュールには光ファイバに光を入射する発光素子及び光ファイバから出射する光を受光する受光素子が搭載され、受光素子が光ファイバを伝搬する発光素子からの光を受光することでデータ伝送が行われる。また、円滑なデータ伝送を行うために発光素子と光ファイバとの間及び光ファイバと受光素子との間の光軸を合わせて配置する必要がある。なお、以下の説明において、「光軸を合わせて配置する」を「アライメント」と略記する。
【０００６】
アライメントを容易にするため光ファイバのコアの径を大きくすることが望ましいが、光ファイバのコアの径が大きい場合、発光素子と光ファイバとをアライメントしても組み立て誤差により光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射することもある。
光ファイバの光路長が長い場合、光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射しても前記光は光ファイバを伝搬中にかく乱されるため、光ファイバの他端におけるニアフィールドパターン（以下、「ニアフィールドパターン」を「ＮＦＰ」と略記する。）は均一になる。
【０００７】
しかし、携帯電話のモジュール間のように数ｃｍと短く、また、曲率半径が５ｍｍ程度の急峻な屈曲が発生する光ファイバの場合、光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射すれば、前記光は伝搬中に十分にかく乱されないため、光ファイバの他端におけるＮＦＰは不均一となる。
【０００８】
一方、受光素子の受光面の径は高速のデータ通信を行うために小さくすることが求められている。受光素子の受光面の径が小さい場合、受光素子は光ファイバの他端から出射する光の全てを受光することはできず、光ファイバの他端の面の一部からの光しか受光できないことになる。
【０００９】
従って、光ファイバのコアの径が大きく、受光素子の受光面の径が小さい場合、光ファイバと受光素子との相対位置によっては、不均一な前記ＮＦＰのため受光素子は十分な光量を受光できないこともある。
【００１０】
さらに、光ファイバの屈曲状態は携帯電話の折り畳み、回転等の動作により変動するため、前記ＮＦＰも前記屈曲状態に応じて変動する。
従って、光ファイバと受光素子との組み立て精度を向上させ、前記ＮＦＰに合わせてアライメントをしても、受光素子は十分な光量を受光できず、安定してデータ伝送できないこともある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明に係る光送信装置は、予め発光素子からの光のファーフィールドパターン（以下、「ファーフィールドパターン」を「ＦＦＰ」と略記する。）を均一化して光ファイバに結合することとした。
【００１３】
具体的には、本発明は、発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が多角形である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００１４】
前記管型導波路は、前記光導波領域を囲う反射面で前記入射端に結合された前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射をして前記出射端に導く。管型導波路の光導波領域において光の伝搬方向に垂直な断面の形状（以下、「光の伝搬方向に垂直な断面の形状」を「断面形状」と略記する。）が円形の場合、前記発光素子からの光は鏡面反射又は全反射して円の中心を通る定在波（モード）を生じやすく、中心付近の光強度が強いＦＦＰになりやすい。
【００１５】
一方、本発明に係る光送信装置における前記管型導波路の前記光導波領域の断面形状は多角形であり、光の経路は複雑になるため、鏡面反射毎又は全反射毎に導波光はかく乱されるため、前記管型導波路は光路長が短くても前記発光素子からの光のＦＦＰを均一化することができる（以下、「光導波領域の断面形状が多角形である管型導波路」を「多角形管型導波路」と略記する。）。従って、前記光送信装置は前記多角形管型導波路の前記出射端において均一な光強度分布の光を出射できる。
【００１６】
前記出射端と光ファイバの一端とを接続すれば、前記光送信装置は光ファイバの一端の面内における前記出射端の前記光導波領域の大きさである光結合範囲に予め光強度分布を均一化した光を結合することができる。
【００１７】
従って、前記光ファイバの光路長が短くとも、前記光送信装置は前記光ファイバの他端におけるＮＦＰを均一化することができる。また、前記光ファイバに屈曲が生じても、前記光送信装置は前記光ファイバの他端におけるＮＦＰの偏りを緩和することができる。ゆえに、前記光ファイバの他端に接続された受光素子は受光面の小さくとも十分な光量の光を受光することができる。
【００１８】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００１９】
本発明は、発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸多角形である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００２０】
角丸多角形とは、多角形の頂点のうち少なくとも一つを丸めた形状である。前記光送信装置は前記管型導波路の前記光導波領域の断面形状が角丸多角形のため、前記多角形管型導波路を備えた光送信装置と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００２２】
本発明は、発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００２３】
前記光送信装置の前記管型導波路の断面形状は、複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状（以下、「複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状」を「単一閉曲線形状」と略記する。）のため、前記多角形管型導波路を備えた光送信装置と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００２５】
本発明は、発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００２６】
前記光送信装置の前記管型導波路の断面形状は、複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状（以下、「複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状」を「複数曲線形状」と略記する。）のため、前記多角形管型導波路を備えた光送信装置と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００２８】
本発明は、発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００２９】
前記光送信装置の前記管型導波路の断面形状は、少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状（以下、「少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状」を「線分曲線形状」と略記する。）のため、前記多角形管型導波路を備えた光送信装置と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００３１】
本発明に係る光送信装置は、一端が前記管型導波路の前記出射端に接続し、前記管型導波路からの光がコアに入射するマルチモード型の光ファイバをさらに備え、前記管型導波路の前記出射端の面における前記光導波領域は前記光ファイバの前記一端の面におけるコアの断面に内包される大きさを有する。
【００３２】
前記光送信装置はマルチモード型の光ファイバを前記管型導波路の前記出射端に接続する。前記光ファイバのコアの光の伝搬方向に垂直な断面の大きさは前記出射端における前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の大きさより大きいことを特徴とする。
【００３３】
前記光ファイバを備えた結果、前記管型導波路は光ファイバの一端の光結合範囲に予め光強度分布を均一化した光を結合することができる。従って、前記光ファイバの光路長が短くとも、前記光送信装置は前記光ファイバの他端のＮＦＰを均一化でき、均一な光強度分布の光を出射することができる。また、前記光ファイバに屈曲が生じても、前記光送信装置は前記光ファイバの他端におけるＮＦＰの偏りを緩和した光を出射することができる。ゆえに、前記光送信装置の前記光ファイバの他端に接続された受光素子は受光面の小さくとも十分な光量の光を受光することができる。
【００３４】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００３５】
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端へ単調減少していることが好ましい。
前記光送信装置の前記管型導波路は前記多角形管型導波路の効果と同様の効果を有する。
【００３６】
さらに、前記管型導波路の形状は前記入射端から前記出射端へ前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積が小さくなる形状のため、前記管型導波路は前記出射端にかけて光を集中させることができる。ゆえに、前記出射端における光強度が強くなり、前記光送信装置は屈曲による光ファイバの他端におけるＮＦＰの偏りをさらに緩和することができる。
【００３７】
以下の説明において「光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積が入射端から出射端へ単調減少している管型導波路」を「テーパー型導波路」と略記する。
【００３８】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【００３９】
本発明に係る光送信装置において、光の伝搬方向に垂直な断面における前記管型導波路の前記光導波領域の面積の光の伝搬方向の距離に対する減少率は前記入射端から前記出力端に向かって小さくなることが好ましい。
【００４０】
前記テーパー型導波路では前記発光素子からの光は鏡面反射毎又は全反射毎に反射面に対する入射角が小さくなるため、前記光のうち一定回数以上鏡面反射又は全反射をした光は前記入射端側に戻ることになる。前記光導波領域のテーパー形状を前記減少率を前記入射端から前記出力端に向かって小さくすることで、前記光導波領域の前記反射面は前記出射端側で光の伝搬方向と平行に近づく。前記テーパー型管型導波路は前記反射面に入射する光の入射角を一定値以上に保つことができるため、反射面で一定回数以上鏡面反射又は全反射をした光が前記発光素子側へ戻ることを防止することができ、前記発光素子からの光の伝送損失を小さくすることができる。また、前記テーパー型導波路が光を全反射して伝搬する場合は、光の入射角を一定値以上全反射可能な角度以下に保つことで同様の効果が得られる。
【００４１】
さらに、前記テーパー型導波路は、前記光ファイバのコアとクラッドとの境界面において、前記光ファイバに結合した光の入射角を所定値以上に保つことができ、クラッドへ透過する光の光量を減少させることができる。ゆえに、前記テーパー型導波路は前記光ファイバにおいて伝送損失を減少させることができる。
【００４２】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができ、伝送損失が小さい光送信装置を提供することができる。
【００４３】
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端に向けて単調増加してもよい。
【００４４】
前記管型導波路の前記光導波領域の形状を前記入射端から前記出力端に向かって前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積が拡張する形状とすることで、前記出射端から出射する光のＦＦＰを拡張することができる。ゆえに径の大きな光ファイバの一端の広い光結合範囲に予め光強度分布を均一化した光を結合することができる。ゆえに、前記光送信装置は前記多角形管型導波路を備えた光送信装置の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
以下の説明において「光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積が入射端から出射端へ単調増加している管型導波路」を「逆テーパー型導波路」と略記する。
【００４６】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができ、光送信装置を提供することができる。
【００４７】
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の一の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状と前記管型導波路の他の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状であってもよい。
【００４８】
前記管型導波路は、一の区間から他の区間へ光が伝搬することで定在波が変換されるため、伝搬モードがかく乱され、前記発光素子からの光のＦＦＰを均一化する。
【００４９】
前記管型導波路からの光を光ファイバの一端の光結合範囲に結合すれば、前記光送信装置は前記光ファイバの他端において、前記多角形管型導波路の説明と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
（実施の形態１）
本発明に係る一の実施形態は発光素子と、入射端に入射した前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射で出射端に伝搬する光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状が多角形である管型導波路と、を備える光送信装置である。
【００５４】
本発明に係る一の実施形態である光送信装置１０１の概念図を図１に示す。光送信装置１０１は発光素子１１、管型導波路１４から構成される。図１は管型導波路１４の中心軸を含む面での切断面の図である。なお、発光素子１１に必要な電源、周辺回路及び基板等の通常の技術で実現できるものは、図１及び図２２以降の図で図示をしていない。
【００５５】
発光素子１１は電気信号を信号光Ａに変換して、表面から外部に向けて信号光Ａを放射する。発光素子１１としてＬＥＤ又は面発光ＬＤを使用することができる。面発光ＬＤとしてＶＣＳＥＬが例示できる。
【００５６】
管型導波路１４は一つの端が光を入射する入射端１５、他の端が光を出射する出射端１６である中空状の管である。前記管の内壁は反射鏡の反射面１８で囲まれており、光は反射面１８で鏡面反射を繰り返す。反射面１８で囲まれた部分が光導波領域１９であり、光は光導波領域１９に閉じ込められ、入射端１５から出射端１６へ伝搬される。光導波領域１９の断面形状は多角形である。光導波領域１９のＴ−Ｔ’における断面形状の例を図２から図７及び図２１に示す。単位はｍｍである。図２は三角形、図３は正三角形、図４は正方形、図５は正五角形、図６は正六角形、図７は正二十角形、図２１は八角形である。
【００５７】
なお、管型導波路１４は屈折率の高い媒質を屈折率の低い媒質で被覆した構造としてもよい。光は両媒質の界面で全反射をするため、前記界面を反射面１８とすることができる。
【００５８】
従って、光導波領域１９の断面形状は多角形のため、前記光は反射面１８で鏡面反射又は全反射を繰り返すことでかく乱され、管型導波路１４は短い光路長で出射端１６における入射端１５からの光のＦＦＰを均一化する。
【００５９】
光送信装置１０１は管型導波路１４の入射端１５に発光素子１１をアライメントして接続する。
【００６０】
光送信装置１０１は以下に説明するように動作する。伝送するデータは図示しない周辺回路で伝送可能な形式の電気信号に変換され、発光素子１１に伝送される。発光素子１１は前記電気信号を変換して信号光Ａを放射する。発光素子１１から放射された信号光Ａは管型導波路１４に結合される。管型導波路１４は前記多角形管型導波路のため、光送信装置１０１は発光素子１１の信号光ＡのＦＦＰを均一化し、出射端１６から均一な光強度分布の出射光Ｂを出射できる。
【００６１】
従って、光送信装置１０１は、接続される光ファイバが光路長が短く屈曲状態が変動しても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送をすることができる。
【００６２】
なお、入射端１５の面における光導波領域１９の大きさは、発光素子１１と管型導波路１４とを接続する際の組み立て誤差を考慮した大きさとする。図２２に組み立て誤差がある場合の管型導波路１４の入射端１５と発光素子１１の発光面１１ａとの相対位置の関係を示す。図２２において図１で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。図２２において１４ａは管型導波路１４の中心点、２２は組み立て精度を示す。図２２に組み立て精度２２でアライメントされた発光素子１１の発光面１１ａの中心が配置される可能性のある領域を領域２６で示している。
【００６３】
例えば、発光素子１１の発光面１１ａが直径０．０２ｍｍの円形かつ入射端１５の面における光導波領域１９の形状が一辺０．１２７ｍｍの正方形の場合、発光素子１１と管型導波路１４との組み立てに±０．０５ｍｍの誤差があっても、発光素子１１は信号光Ａを管型導波路１４に結合することができる。
【００６４】
従って、光送信装置１０１は、発光素子１１と管型導波路１４とのアライメント精度の緩和を図ることができる。
【００６５】
光導波領域１９の断面形状は、角丸多角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状であってもよい。光導波領域１９のＴ−Ｔ’における断面形状の例を、角丸多角形の場合を図１２に、複数曲線形状の場合を図１３から図１６に、線分曲線形状の場合を図８から図１１及び図１７から図２０に示す。単位はｍｍである。
【００６６】
光導波領域１９の断面形状が角丸多角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状の場合でも、前記多角形管型導波路の場合と同様の効果があり、光送信装置１０１は、短い光路長で発光素子１１の信号光ＡのＦＦＰを均一化して、出射端１６から均一な光強度分布の出射光Ｂを出射することができる。
【００６７】
なお、図１２の角丸八角形は正方形の各頂点を正方形の対角線の交点を中心とする直径０．２４ｍｍの円弧になるように丸めた形状である。光ファイバのコアの断面形状は円形のため、断面形状が角丸多角形の管型導波路は光ファイバと導光部との間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。また、多角形の頂点を丸めることで頂点部の変形を防ぎ、断面形状を保護することができる。
【００６８】
（実施の形態２）
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の一の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状と前記管型導波路の他の区間における光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状であってもよい。
【００６９】
本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０３の概念図を図２３に示す。光送信装置１０３は発光素子１１、管型導波路３４から構成される。図２３は管型導波路３４の中心軸を含む面での切断面の図である。図２３において図１で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。図１の光送信装置１０１と光送信装置１０３との違いは管型導波路１４を備えず、管型導波路３４を備えていることである。
【００７０】
管型導波路２４は光導波領域１９の断面形状が互いに異なる管型導波路３４ａと管型導波路３４ｂとから構成される。例えば、管型導波路３４ａのＳ−Ｓ’における光導波領域１９の断面形状が図２の形状の場合、管型導波路３４ｂのＵ−Ｕ’における光導波領域１９の断面形状は図３から図２１の形状とすることができる。
【００７１】
管型導波路３４ａ及び管型導波路３４ｂは、図１の管型導波路１４と同様に入射端１５から入射した光を出射端１６に導く。
【００７２】
管型導波路３４ａから管型導波路３４ｂへ光が伝搬することで、定在波が変換されるため、伝搬モードをかく乱でき、管型導波路３４は図１の管型導波路１４より短い光路長で発光素子１１の信号光ＡのＦＦＰを均一化することができる。
【００７３】
従って、光送信装置１０３は図１の光送信装置１０１の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
さらに、光送信装置１０３は管型導波路３４ｂの光伝送領域１９の断面形状が円であることが好ましい。具体的には光伝送領域１９の断面形状が四角形である管型導波路３４ａと光伝送領域１９の断面形状が円である管型導波路３４ｂとを接続して管型導波路３４を構成することができる。出射端１６と光ファイバとを接続する場合に、光ファイバのコアの断面形状は円形のため、管型導波路３４と光ファイバとの間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
本発明に係る光送信装置は、一端が前記管型導波路の前記出射端に接続し、前記管型導波路からの光がコアに入射するマルチモード型の光ファイバをさらに備え、前記管型導波路の前記出射端の面における前記光導波領域は前記光ファイバの前記一端の面におけるコアの断面に内包される大きさを有する。
【００７６】
本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０４の概念図を図２４に示す。光送信装置１０４は発光素子１１、管型導波路１４及び光ファイバ４５から構成される。図２４において、図１で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。なお、図２４において、管型導波路２４の光伝送領域１９の断面形状は正方形として説明する。
【００７７】
光ファイバ４５はコア４５ａとクラッド４５ｂとから構成されるマルチモード型の光ファイバである。光ファイバ４５は、ガラスファイバ、プラスチックファイバ（ＰＯＦ）又はガラスのコアとプラスチックのクラッドをもつ光ファイバであってもよい。光ファイバの長さは５ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが例示できる。光ファイバ４５は一つの端が光を入射する入射端４６であり、他の端が光を出射する出射端４７である。なお、図２４、図２６、図２７及び図２８において出射端４７は記載を省略している。
【００７８】
光送信装置１０４は管型導波路１４の出射端１６と光ファイバ４５の入射端４６とを接続する。管型導波路１４は図１で説明したように出射端１６から出射光Ｂを出射するため、光ファイバ４５の入射端４６の光結合範囲に予め光強度分布が均一になった出射光Ｂが結合できる。
【００７９】
従って、光送信装置１０４は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
出射端１６の面における光導波領域１９の大きさは、光ファイバ４５と管型導波路１４とを接続する際の組み立て精度を考慮した大きさとする。図２５に光ファイバ４５の入射端４６と管型導波路１４の出射端１６との相対位置の関係を示す。図２５において、図１、図２２及び図２４で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。４５ｃは光ファイバ４５の中心軸である。５２は組み立て精度をしめし、組み立て精度５２でアライメントされた管型導波路１４の中心軸１２が配置される可能性のある領域を領域５６で示している。
【００８０】
例えば、光ファイバ４５のコア４５ａの断面形状が直径０．２４ｍｍの円形かつ出射端１６の面における光導波領域１９の形状が対角線０．１４ｍｍの正方形の場合、光ファイバ４５と管型導波路１４との組み立てに±０．０５ｍｍの誤差があっても、管型導波路１４は出射光Ｂを光ファイバ４５に結合できる。
【００８１】
従って、光送信装置１０４は、光ファイバ４５と管型導波路１４とのアライメント精度の緩和を図ることができる。
【００８２】
（実施の形態４）
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端に向けて単調減少していることが好ましい。
【００８３】
本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０６の概念図を図２６に示す。光送信装置１０６は発光素子１１、前記管型導波路としてのテーパー型導波路６４及び光ファイバ４５から構成される。図２６はテーパー型導波路６４の中心軸６２と光ファイバ４５の中心軸４５ｃとを含む面での切断面の図である。図２６において、図１及び図２４で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。なお、図２６において、テーパー型導波路６４の光伝送領域１９の断面形状は正方形として説明する。
【００８４】
テーパー型導波路６４は管型導波路１４と同じ構成であり、同じ機能を有する。テーパー型導波路６４と管型導波路１４との違いは、光伝送領域１９の断面形状の面積が入射端１５から出射端１６へ単調減少していることである。
【００８５】
光送信装置１０６はテーパー型導波路６４と光ファイバ４５とを中心軸６２と中心軸４５ｃとが平行になるように接続する。
【００８６】
なお、光伝送領域１９の断面形状の面積の中心軸６２の距離に対する減少率はテーパー角βで表すことができる。テーパー角βは、前記切断面及び反射面１８の交線とテーパー型導波路６４のある断面との交点における反射面１８の前記切断面上の２本の接線が成す角度である。テーパー型導波路６４のテーパー角βは入射端１５から出射端１６まで同じ値である。
【００８７】
テーパー型導波路６４のテーパー角βは、光ファイバ４５のコア４５ａとクラッド４５ｂとの境界面において光Ｅがクラッド４５ｂへ透過する透過光量が入射光量の３０％以下となるように設計することが好ましい。
【００８８】
また、テーパー型導波路６４のテーパー角βは、光ファイバ４５の前記境界面において光Ｅが全反射するように設計することがより好ましい。前記境界面で全反射するテーパー角βの範囲を以下に説明する。
【００８９】
光伝送領域１９の屈折率をｎ１、光ファイバ４５のコア４５ａの屈折率をｎ２、光ファイバ４５のクラッド４５ｂの屈折率をｎ３、光送信装置１０６の外部の屈折率をｎ０とする。図２６において平行線６１は中心線６２及び中心線４５ｃの双方に平行の仮想の線である。
【００９０】
図２６において、発光素子１１から放射される信号光Ａのうち中心軸６２に対して最大の角度で放射される光Ｅとする。光Ｅが中心軸６２と成す角度を光放射角度α、光Ｅが反射面１８で鏡面反射又は全反射を繰り返し、出射端１６から出射する直前に中心線６２と成す角度を出射の角度θ１、光Ｅが出射端１６から出射して光ファイバ４５の入射端４６に入射するまでに平行線６１となす角度を入射の角度θ０、光Ｅがコア４５ａに入射してコア４５ａとクラッド４５ｂとの境界面に入射する入射の角度を入射の角度θ２とする。
【００９１】
反射面１８がテーパー角βを有するため、光Ｅは反射面１８で繰り返し鏡面反射又は全反射することで光Ｅの進行方向と中心軸６２とがなす角度は鏡面反射毎又は全反射毎に大きくなる。従って、光放射角度αと出射の角度θ１との間に数１の関係がある。
【００９２】
【数１】
2007094213.tif 000003
入射の角度θ２は光Ｅがコア４５ａとクラッド４５ｂとの境界面で全反射をするためには前記境界面における臨界角θｃ以下、すなわち数２を満たす必要がある。
【００９３】
【数２】
2007094213.tif 000004
また、入射の角度θ２と入射の角度θ０とは数３の関係がある。
【００９４】
【数３】
2007094213.tif 000005
さらに、出射の角度θ１と入射の角度θ０とは数４の関係がある。
【００９５】
【数４】
2007094213.tif 000006
また、光Ｅがテーパー型導波路６４内で入射端１５から出射端１６に至るまでに鏡面反射又は全反射する回数をｋとすると、出射の角度θ１、ｋ、光放射角度α及びテーパー角βの間に数５の関係がある。
【００９６】
【数５】
2007094213.tif 000007
従って、光Ｅが光ファイバ４５の前記境界面で全反射するためにはテーパー角βは数６より小さい値に設計することが望ましい。
【００９７】
【数６】
2007094213.tif 000008
【００９８】
テーパー型導波路６４は発光素子１１からの信号光Ａを出射端１６にかけてＦＦＰを均一化及び集中させて光ファイバ４５の入射端４６の光結合範囲に結合することができる。
【００９９】
従って、光送信装置１０６は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送することができる。
【０１００】
（実施の形態５）
本発明に係る光送信装置において、光の伝搬方向に垂直な断面における前記管型導波路の前記光導波領域の面積の光の伝搬方向の距離に対する減少率は前記入射端から前記出力端に向かって小さくなることが好ましい。
【０１０１】
本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０７の概念図を図２７に示す。光送信装置１０７は発光素子１１、管型導波路としてテーパー型導波路７４及び光ファイバ４５から構成される。図２７はテーパー型導波路７４の中心軸７２と光ファイバ４５の中心軸４５ｃとを含む面での切断面の図である。図２７において、図１、図２４及び図２６で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。なお、図２７において、管型導波路７４の光伝送領域１９の断面形状は正方形として説明する。
【０１０２】
管型導波路７４はテーパー型導波路６４と同じ構成であり、同じ機能を有する。管型導波路７４とテーパー型導波路６４との違いは、光伝送領域１９の断面形状が入射端１５から出射端１６に向けて単調減少する減少率が入射端１５から出射端１６に向けて小さくなっていることである。
【０１０３】
光Ｅの出射の角度θ１には数５の関係があるため、テーパー角βが大きいほど或いは鏡面反射又は全反射の回数ｋが多いほど出射の角度θ１が大きくなる。ゆえに、一定以上のテーパー角β又は一定以上の鏡面反射又は全反射の回数ｋを越えると、出射の角度θ１は９０度を越えるため、光Ｅは入射端１５へ戻ることになる。
【０１０４】
管型導波路７４は入射端１５から出射端１６へかけてテーパー角βが小さくなるため、入射端１５近傍でテーパー角βが大きくかつ鏡面反射又は全反射の回数ｋが多くても、出射の角度θ１は９０度を越えないため、光Ｅは入射端１５へは戻らない。
【０１０５】
従って、光送信装置１０７は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送することができる。
【０１０６】
（実施の形態６）
本発明に係る光送信装置において、前記管型導波路の前記光導波領域の光の伝搬方向に垂直な断面の面積は前記入射端から前記出射端に向けて単調増加していることが好ましい。
【０１０７】
本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０８の概念図を図２８に示す。光送信装置１０８は発光素子１１、前記管型導波路としての逆テーパー型導波路８４及び光ファイバ４５から構成される。図２８は逆テーパー型導波路８４の中心軸８２と光ファイバ４５の中心軸４５ｃとを含む面での切断面の図である。図２８において、図１及び図２４で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。なお、図２８において、逆テーパー型導波路８４の光伝送領域１９の断面形状は正方形として説明する。
【０１０８】
逆テーパー型導波路８４は管型導波路１４と同じ構成であり、同じ機能を有する。逆テーパー型導波路８４と管型導波路１４との違いは、光伝送領域１９の断面形状の面積が入射端１５から出射端１６へ単調減少していることである。
【０１０９】
光送信装置１０８は逆テーパー型導波路８４と光ファイバ４５とを中心軸６２と中心軸４５ｃとが平行になるように接続する。逆テーパー型導波路８４は発光素子１１からの信号光ＡのＦＦＰを均一化かつ拡張して光ファイバ４５の入射端４６の光結合範囲に結合することができる。
【０１１０】
従って、光送信装置１０８は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送することができる。
【０１１１】
（実施の形態７）
図２６の光送信装置１０６について、テーパー型導波路６４の出射端１６における発光素子１１からの光のＦＦＰと信号光Ａの光軸位置との依存性についてシミュレーションを行った。
【０１１２】
シミュレーション条件は以下の通りである。発光素子１１の発光面は直径０．０２ｍｍの円である。テーパー型導波路６４の入射端１５における光伝送領域１９の面は一辺０．１２７ｍｍの正方形である。テーパー型導波路６４の出射端１６における光伝送領域１９の面は対角線が０．１４ｍｍの正方形である。テーパー型導波路６４の光路長は３ｍｍである。
【０１１３】
入射端１５における発光素子１１からの信号光Ａの光軸位置Ｆ−０からＦ−４を図２９に示す。図２９はテーパー型導波路６４の入射端１５の面における図である。図２９において、図１、図２２、図２４及び図２６で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。テーパー型導波路６４の中心軸６２と入射端１５の面との交点を原点（０，０）、中心軸６２の入射端１５から出射端１６の方向をＺの正方向、図２９の下から上方向をＹの正方向、右から左方向をＸの正方向とする。光軸位置Ｆ−０は座標（０，０）、光軸位置Ｆ−１は座標（０．１，０）、光軸位置Ｆ−２は座標（０，０．１）、光軸位置Ｆ−３は座標（−０．１，０）、光軸位置Ｆ−４は座標（０，−０．１）である。なお、座標の単位はｍｍである。
【０１１４】
入射端１５の光軸位置Ｆ−０、Ｆ−１、Ｆ−３及びＦ−４に入射した信号光Ａの管型導波路１４の出射端１６におけるＦＦＰをシミュレーションした結果をそれぞれ図３０、図３１、図３２及び図３３に示す。シミュレーション結果においてＦＦＰの光強度を色相で表示している。なお、図３０から図３３において、光強度は茶色から白色へ強くなることを示している。
【０１１５】
図３０から図３３の結果、いずれの光軸位置から信号光Ａが入射してもＦＦＰは均一化されており、信号光Ａの光軸位置の影響は少ない。
【０１１６】
従って、光送信装置１０６は、発光素子１１とテーパー型導波路６４との相対位置に関わらず信号光ＡのＦＦＰを均一化して、出射端１６から均一な光強度分布の出射光Ｂを出射することができる。
【０１１７】
（実施の形態８）
光ファイバの一端に発光素子からの光を直接結合する従来の場合と前記管型導波路を発光素子と光ファイバの間に挿入して光を結合する本発明の場合とについて、光の入射位置と光ファイバの他端におけるＮＦＰとの依存性についてシミュレーションを行った。
【０１１８】
シミュレーションを行う従来の光送信装置１１４の概念図を図３４に示す。光送信装置１１４は発光素子１１及び光ファイバ４５から構成される。図３４において、図１及び図２６で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。
【０１１９】
光送信装置１１４は発光素子１１と光ファイバ４５の入射端４６を接続する。発光素子１１からの信号光Ａは光ファイバ４５の入射端４６に結合され、光ファイバ４５を伝搬して出射端４７から出射する。
【０１２０】
一方、シミュレーションを行う本発明に係る他の実施形態である光送信装置１１５の概念図を図３５に示す。光送信装置１１５は発光素子１１、テーパー型導波路６４及び光ファイバ４５から構成される。図３５において、図１、図２２及び図２６で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。
【０１２１】
光送信装置１１５は図２６の光送信装置１０６で説明したように発光素子１１、テーパー型導波路６４及び光ファイバ４５を接続する。テーパー型導波路６４は図２６で説明したように出射端１６から出射光Ｂを出射する。出射光Ｂは光ファイバ４５の入射端４６に結合され、光ファイバ４５を伝搬して出射端４７から出射する。
【０１２２】
シミュレーション条件は以下の通りである。光ファイバ４５はコアの直径が０．２４ｍｍ、コアを覆うクラッドの表面までの直径が０．２５ｍｍであり、入射端４６から出射端４７までの光路長は１ｃｍである。光ファイバ４５に屈曲状態を与えるために、光ファイバ４５は入射端４６から出射端４７まで半径５ｍｍの円に沿うように一様に屈曲させる。
【０１２３】
なお、光ファイバ４５の中心軸方向をＺ方向とし、入射端４６から出射端４７へ光が伝搬する方向をＺの正方向とする。さらに、光ファイバ４５のＺ方向に垂直な断面において、前記半径５ｍｍの円の半径方向をＸ方向とし、前記円の中心方向をＸの正方向とする。さらに、前記断面においてＸ方向及びＺ方向と垂直な方向をＹ方向とし、図３４及び図３５の奥側から手前方向をＹの正方向と定義する。
【０１２４】
図３４の光送信装置１１４について入射端４６における発光素子１１からの信号光Ａの光軸位置Ｆ−０からＦ−４を図３６に示す。図３６において、図１、図２５、図２６及び図３４で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ配置である。図３６においてＺ方向は図面手前から奥側の方向が正である。光ファイバ４５の中心軸４５ｃと入射端４６の面との交点を原点（０，０）とすれば、光軸位置Ｆ−０は座標（０，０）、光軸位置Ｆ−１は座標（０．１，０）、光軸位置Ｆ−２は座標（０，０．１）、光軸位置Ｆ−３は座標（−０．１，０）、光軸位置Ｆ−４は座標（０，−０．１）である。なお、座標の単位はｍｍである。
【０１２５】
図３５の光送信装置１１５についてテーパー型導波路６４の入射端１５における発光素子１１からの信号光Ａの光軸の位置は図２９と同じである。また、テーパー型導波路６４の中心軸６２と光ファイバ４５の中心軸４５ｃとは入射端４６で一致している。
【０１２６】
図３４の光送信装置１１４において、光軸位置Ｆ−０、Ｆ−１、Ｆ−３及びＦ−４に入射した信号光Ａの光ファイバ４５の出射端４７におけるＮＦＰをシミュレーションした結果をそれぞれ図３７、図３８、図３９及び図４０に示す。また、図３５の光送信装置１１５において、光軸位置Ｆ−０、Ｆ−１、Ｆ−３及びＦ−４に入射した信号光Ａの光ファイバ４５の出射端４７におけるＮＦＰをシミュレーションした結果をそれぞれ図４１、図４２、図４３及び図４４に示す。シミュレーション結果においてＮＦＰの光強度を色相で表示している。なお、図３７から図４４において、光強度は茶色から白色へ強くなることを示している。
【０１２７】
光ファイバ４５の屈曲のため信号光ＡはＸの負方向へ偏り、出射端４７におけるＮＦＰは図３７から図４４に示すようにＸの負方向の光強度が強くなっている。
特に、信号光Ａを直接光軸位置Ｆ−０、Ｆ−３及びＦ−４に入射する光送信装置１１４の場合、図３７、図３９及び図４０に示すように光ファイバ４５の出射端４７において、Ｘの正方向の位置からの光量が少なく、受光素子は十分な光量を受光できない可能性がある。
【０１２８】
なお、光送信装置１１４の場合であっても、光軸位置Ｆ−１に入射した信号光Ａは光ファイバ４５の屈曲で伝搬する信号光ＡはＸの負方向へ拡散するため、図３８のように出射端４７におけるＮＦＰは均一になる。
【０１２９】
従って、光送信装置１１４の出射端４７におけるＮＦＰは光ファイバの屈曲及び信号光Ａの光軸位置からの影響が大きい。
【０１３０】
一方、信号光Ａをテーパー型導波路６４を介して光ファイバ４５に結合した場合、テーパー型導波路６４は出射光Ｂを光ファイバ４５の入射端４６の光結合範囲に結合するため、出射端４７におけるＮＦＰは、光結合範囲内の各位置から入射した光が出射端４７に呈するＮＦＰが重畳したものになる。
【０１３１】
従って、図３８で説明したように入射端４６のＸの正方向の位置からの光は均一なＮＦＰを呈するため、光送信装置１１５の出射端４７におけるＮＦＰは、図３５から図３８に示すように光ファイバの屈曲及び信号光Ａの光軸位置からの影響を緩和することができる。
【０１３２】
次に、光ファイバ４５の入射端４６における出射光Ｂの入射位置と出射端４７における受光素子の位置との依存性をシミュレーション結果を示して本発明を更に詳細に説明する。
【０１３３】
光送信装置１１４及び光送信装置１１５の光ファイバ４５の出射端４７には伝送される光データを受光する受光素子が接続される。受光素子は直径０．１ｃｍの円の受光面１６１を有するフォトダイオード（ＰＤ）が例示できる。発光素子と光ファイバとの関係と同様に、受光素子と光ファイバとはアライメントされても光ファイバの中心軸と受光素子の受光面の中心位置とは異なる場合がある。光ファイバ４５の出力端４７と受光素子の受光面１６１との相対位置を表した図を図４５と図４６に示す。
【０１３４】
図４５は光ファイバ４５の中心軸と受光素子の受光面１６１の中心が一致、すなわち受光素子の受光面１６１の中心が出射端４７の面の原点にある場合の図である。
【０１３５】
図４６は光ファイバ４５の中心軸と受光素子の受光面１６１の中心が異なっている、すなわち受光素子の受光面１６１の中心が出射端４７の面の座標（０．０５，０）にある場合の図である。
【０１３６】
光ファイバ４５の入射端４６における出射光Ｂの光軸位置毎に受光素子が受光できる光量をシミュレーションした結果を、図４５に示す位置関係の場合を表１に、図４６に示す位置関係の場合を表２に示す。表１及び表２の上段は光ファイバ４５の入射端４６における出射光Ｂの光軸位置、中段の数値は光送信装置１１４の場合における光ファイバ４５に入射する出射光Ｂの光量と受光素子が受光できる光量との比率、下段の数値は光送信装置１１５の場合における光ファイバ４５に入射する出射光Ｂの光量と受光素子が受光できる光量との比率を示している。出射光Ｂの光量と受光素子が受光できる光量との比率は減衰量で示しており、単位はｄＢである。
【０１３７】
【表１】
2007094213.tif 000009
【０１３８】
光ファイバ４５と受光素子の受光面１６１との相対位置が図４５の場合、光送信装置１１４の前記減衰量は信号光Ａの光軸位置で大きく異なる。最も前記減衰量が大きい光軸位置３と最も前記減衰量が小さい光軸位置４との差は３．５４ｄＢとなる。一方、光送信装置１１５の前記減衰量は信号光Ａの光軸位置での差は小さい。最も前記減衰量が大きい光軸位置４と最も前記減衰量が小さい光軸位置１との差は０．１６ｄＢである。
【０１３９】
【表２】
2007094213.tif 000010
【０１４０】
光ファイバ４５と受光素子の受光面１６１との相対位置が図４６の場合、光送信装置１１４の前記減衰量は信号光Ａの光軸位置の影響が顕著となる。最も前記減衰量が大きい光軸位置３と最も前記減衰量が小さい光軸位置４との差は４４．９６ｄＢとなる。一方、光送信装置１１５の前記減衰量は信号光Ａの光軸位置での差は小さく、最も前記減衰量が大きい光軸位置３と最も前記減衰量が小さい光軸位置１との差は２．２２ｄＢである。
【０１４１】
表１及び表２の結果は、発光素子１１の信号光Ａを光ファイバ４５へ直接入射する場合、信号光Ａの光軸位置、光ファイバ４５の屈曲状態及び受光素子の受光面１６１の位置による影響が大きく、受光素子の受光できる光量が減少することがあることを示している。すなわち、モジュール間において安定してデータを伝送することができなくなる。
【０１４２】
一方、テーパー型導波路６４を配置することで、前記減衰量は光ファイバ４５の屈曲からの影響、信号光Ａの光軸位置及び受光素子の受光面１６１の位置の影響が小さくなり、モジュール間において安定してデータを伝送することができる。
【０１４３】
従って、本発明に係る光送信装置は管型導波路を配置することで、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係る光送信装置は照明機器やレーザーマーキング装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明に係る一の実施形態である光送信装置１０１の概念図である。
【図２】光導波領域１９の断面形状（形状１）の図である。
【図３】光導波領域１９の断面形状（形状２）の図である。
【図４】光導波領域１９の断面形状（形状３）の図である。
【図５】光導波領域１９の断面形状（形状４）の図である。
【図６】光導波領域１９の断面形状（形状５）の図である。
【図７】光導波領域１９の断面形状（形状６）の図である。
【図８】光導波領域１９の断面形状（形状７）の図である。
【図９】光導波領域１９の断面形状（形状８）の図である。
【図１０】光導波領域１９の断面形状（形状９）の図である。
【図１１】光導波領域１９の断面形状（形状１０）の図である。
【図１２】光導波領域１９の断面形状（形状１１）の図である。
【図１３】光導波領域１９の断面形状（形状１２）の図である。
【図１４】光導波領域１９の断面形状（形状１３）の図である。
【図１５】光導波領域１９の断面形状（形状１４）の図である。
【図１６】光導波領域１９の断面形状（形状１５）の図である。
【図１７】光導波領域１９の断面形状（形状１６）の図である。
【図１８】光導波領域１９の断面形状（形状１７）の図である。
【図１９】光導波領域１９の断面形状（形状１８）の図である。
【図２０】光導波領域１９の断面形状（形状１９）の図である。
【図２１】光導波領域１９の断面形状（形状２０）の図である。
【図２２】管型導波路１４の入射端１５と発光素子１１の発光面１１ａとの相対位置の関係の図である。
【図２３】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０３の概念図である。
【図２４】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０４の概念図である。
【図２５】光ファイバ４５の入射端４６と管型導波路１４の出射端１６との相対位置の関係の図である。
【図２６】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０６の概念図である。
【図２７】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０７の概念図である。
【図２８】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１０８の概念図である。
【図２９】入射端１５における信号光Ａの光軸位置を示した図である。
【図３０】信号光Ａのテーパー型導波路６４の出射端１６におけるＦＦＰをシミュレーションの結果である。
【図３１】信号光Ａのテーパー型導波路６４の出射端１６におけるＦＦＰをシミュレーションの結果である。
【図３２】信号光Ａのテーパー型導波路６４の出射端１６におけるＦＦＰをシミュレーションの結果である。
【図３３】信号光Ａのテーパー型導波路６４の出射端１６におけるＦＦＰをシミュレーションの結果である。
【図３４】従来の光送信装置１１４の概念図である。
【図３５】本発明に係る他の実施形態である光送信装置１１５の概念図である。
【図３６】光ファイバ４５の入射端４６における信号光Ａの光軸位置を示した図である。
【図３７】信号光Ａを直接光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図３８】信号光Ａを直接光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図３９】信号光Ａを直接光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図４０】信号光Ａを直接光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図４１】信号光Ａをテーパー型導波路６４を介して光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図４２】信号光Ａをテーパー型導波路６４を介して光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図４３】信号光Ａをテーパー型導波路６４を介して光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【図４４】信号光Ａをテーパー型導波路６４を介して光ファイバ４５に結合した場合の出射端４７におけるＮＰＦのシミュレーションの結果である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０１、１０３、１０４、１０６、１０７、１０８、１１４、１１５  光送信装置
１１  発光素子
１１ａ  発光素子１１の発光面
１２  中心軸
１４、３４、３４ａ、３４ｂ  管型導波路
１５  入射端
１６  出射端
１８  反射面
１９  光導波領域
２２、５２  組み立て精度
２６、５６  領域
４５  光ファイバ
４５ａ  コア
４５ｂ  クラッド
４５ｃ  中心軸
４６  入射端
４７  出射端
６１  平行線
６２、７２、８２  中心軸
６４、７４  テーパー型導波路
８４  逆テーパー型導波路
Ａ  信号光
Ｂ  出射光
Ｅ  光
Ｆ−０〜４  信号光Ａの光軸位置
ｋ  鏡面反射又は全反射の回数
α  光放射角度
β  テーパー角
θ０  入射の角度
θ１  出射の角度
θ２  入射の角度
θｃ  臨界角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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